Effective Objective-C 2.0 读书笔记—— 消息转发

Effective Objective-C 2.0 读书笔记—— 消息转发

前言

在前面我学习了关联对象和objc_msgSend的相关内容，初步了解了OC的动态机制，在我们的objc_msgSend的执行操作之中，我们提到了，如果对象接受了无法解读的消息之后，就会进行消息转发。那么什么消息可以被理解呢？最基本的就是，我们的程序要实现对应的方法，由于OC动态语言的特性，我们在编译期的时候仍可以在类之中添加方法，所以当对象接受到无法解析的消息时就会启动消息转发机制（message forwarding）。

消息转发机制概述

消息转发一共由两种情况

1. 动态方法解析（Dynamic Method Resolution）：如果一个对象没有实现某个方法，Objective-C 会尝试在运行时为该方法动态添加实现。
2. 消息转发（Message Forwarding）：如果对象无法处理该消息且无法动态解析方法，系统会尝试将该消息转发给其他对象来处理。

动态方法解析

对于动态方法解析来说，在这个阶段之中先征询接受者，所属的类，看其是否能动态的添加方法去处理这个未知的选择子

如果是实例方法未能识别，那么首先将调用其所属类的下列类方法:

+(BOOL) resolveInstanceMethod: (SEL) selector

如果是类方法尚未被实现，则调用一下方法

+(BOOL) resolveClassMethod: (SEL) selector

这两个方法都返回的是Boolean类型，表示能否新增这个方法处理这个选择子

处理@dynamic的属性

书中用一个被@dynamic修饰的属性为例，使用这个方法为属性生成setter和getter方法

id autoDictionaryGetter(id self, SEL _cmd) {// 这里可以实现获取字典的逻辑，可能是从某个缓存或者实际数据源获取return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}void autoDictionarySetter(id self, SEL _cmd, id value) {// 这里可以实现设置字典的逻辑，可能是更新缓存或者实际数据源objc_setAssociatedObject(self, _cmd, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector {NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector);// 检查是否是动态属性的 getter 或 setter 方法if ([selectorString hasPrefix:@"set"]) {// 如果是 setter 方法（即 setAutoDictionary:）class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionarySetter, "v@:@");  // 'v@:@' 表示返回 void 类型，self 和 _cmd 参数，最后是一个 id 类型的参数return YES;}// 如果是 getter 方法（即 autoDictionary）if ([selectorString hasPrefix:@"autoDictionary"]) {class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionaryGetter, "@@:");  // '@@:' 表示返回 id 类型，self 和 _cmd 参数return YES;}// 如果方法不是 setter 或 getter，则调用父类的 resolveInstanceMethod:return [super resolveInstanceMethod:selector];
}

简单解释一下代码的内容：

class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionarySetter, "v@:@");

• class_addMethod 是运行时函数，允许你动态地为某个类添加方法。
• 它的参数依次是：
  1. self：要为哪个类添加方法，通常是当前类。
  2. selector：方法选择器，表示要添加的方法的名字。
  3. (IMP)autoDictionarySetter：方法实现，IMP 是指向方法实现的指针，这里是 autoDictionarySetter函数的指针。
  4. "v@:@"：方法的签名，描述了方法的参数和返回值类型——表示返回 void 类型，self 和 _cmd 参数，最后是一个 id 类型的参数

IMP是 Implementation Pointer（实现指针）的缩写，是一种在 Objective-C 中表示方法实现的指针类型。具体来说，它指向一个实际的函数实现，并允许在运行时动态地调用该函数。

IMP 的类型定义如下：

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

用于懒加载

相比直接声明并实现方法，动态方法解析提供了更多的控制权，可以根据需要决定是否加载方法的具体实现。

使用场景：一个类可能定义了很多方法，但并不是所有方法都会被使用，但即使不被使用编译器也会为它分配元数据。通过动态方法解析，可以避免为未使用的方法占用内存。方法实现的绑定延迟到实际调用时完成，减少类加载和初始化的开销。

#import "JCClass.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation JCClass
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector {NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector);NSLog(@"enter");// 检查方法选择器是否为 'heavyComputation'，这是我们需要懒加载的方法if ([selectorString isEqualToString:@"heavyComputation"]) {// 使用 class_addMethod 为 `heavyComputation` 方法动态添加实现class_addMethod(self, selector, (IMP)heavyComputation, "@@:");return YES;  // 返回 YES 表示我们已经为该方法添加了实现}return [super resolveInstanceMethod:selector];  // 调用父类的实现
}// 重的计算过程，模拟复杂计算
id heavyComputation(id self, SEL _cmd) {NSLog(@"1");// 模拟一个复杂的计算过程NSLog(@"Performing heavy computation...");// 假设我们计算结果并缓存它NSString *result = @"This is the result of the heavy computation.";// 将计算结果存储到关联对象中，以便下次访问时直接返回objc_setAssociatedObject(self, _cmd, result, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);return result;
}
@endJCClass *obj = [[JCClass alloc] init];
NSLog(@"%@",[obj heavyComputation]);
NSLog(@"%@",[obj heavyComputation]);

这个程序运行得到以下结果，可以看到当我们调用heavyComputation的第一次就会进入resolveInstanceMethod，第二次就会直接调用经过动态绑定的方法

heavyComputation 是一个普通的函数，它的存在独立于任何类。通过 class_addMethod，它才被绑定为某个类的方法。

这里需要注意，我们需要在我们的MyClass类的头文件声明这个heavyComputation的方法，让编译器相信这个函数的存在

- (id)heavyComputation;

抑或者我们可以不在头文件之中声明，直接使用，就可以绕过编译器的警告：

[obj performSelector:@selector(heavyComputation)];

当我在学习到这一部分的时候，其实是很有疑问的，懒加载的目的是不让编译器在编译的过程之中进行对方法进行加载，但是C语言写成的函数还是放在了程序之中，只是没有绑定对象，这样做能节省什么资源呢？

在C语言之中函数在程序启动前就已经存在，并且占用一定的内存资源，但是它的内存分配主要体现在程序的 代码段，相比 C 语言函数，OC 方法，由于其动态的性质，内存开销通常更大，因为方法不仅包括代码，还包括方法名称 (SEL)，方法的实现地址 (IMP)，方法所属的类（元类里存储方法列表），其他运行时需要的元信息。

所以我们在编写OC程序的时候，在遇到不一定需要的功能时，可以避免加载，有利于提高程序的使用效率

消息转发

消息转发又被分为两个部分，一个是快速消息转发（Forwarding to another object），另一个是完整消息转发（Forwarding the Message）

快速消息转发

当我们在动态方法解析没有找到处理选择子的方法时，当前对象还有第二次机会对这个选择子的信息进行转发，我们就称为快速消息转发

快速消息转发机制通过 forwardingTargetForSelector: 方法将消息转发给另一个对象，这个对象会尝试执行该方法。如果目标对象能响应该消息，则继续处理。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector {if (selector == @selector(foo)) {return someOtherObject;  // 将消息转发给 someOtherObject}return [super forwardingTargetForSelector:selector];
}

其中这个someOtherObject是一个实例，如果 someOtherObject 能响应 foo 方法，则该方法会在 someOtherObject 上执行。

完整消息转发

如果 forwardingTargetForSelector: 返回了 nil 或者目标对象不能处理该消息，系统会进入完整的消息转发阶段，即通过 methodSignatureForSelector: 和 forwardInvocation: 来处理。

首先，创建一个 NSInvocation 对象，将与尚未处理的消息相关的所有细节封装在其中。该对象包含以下信息：

• 选择子（Selector）：即方法名称。
• 目标（Target）：接收消息的对象。
• 参数：调用方法时传递给方法的参数。

当触发 NSInvocation 对象时，消息派发系统（message-dispatch system）会介入，负责将消息转发给目标对象，执行相应的方法。

然而这样实现出来的方法与“备援接收者” 方案所实现的方法等效，所以很少有人采用这么简单的实现方式。

流程图：

总结

• 若对象无法响应某个选择子，则进人消息转发流程。
• 通过运行期的动态方法解析功能，我们可以在需要用到某个方法时再将其加入类中。
• 对象可以把其无法解读的某些选择子转交给其他对象来处理。
• 经过上述两步之后，如果还是没办法处理选择子，那就启动完整的消息转发机制。